準靜止鋒(Quasi-Stationary Front),又稱“靜止鋒”,鋒面系統的一種,指鋒面兩側氣團勢力相當、位置靜止或少動的鋒。其鋒面坡度較小,鋒面兩側的氣溫、日照、風、相對濕度等氣象要素都存在著明顯不連續。
準靜止鋒在鋒面兩側勢力相近的冷、采暖散熱器團匯合時形成,一般維持時間較長,氣象變化強度較低。根據云系發展的位置,準靜止鋒可以被分為云系發展在鋒上的準靜止鋒和云系發展在鋒下的準靜止鋒兩類。準靜止鋒分布廣泛,主要分布于中緯度區域。在世界范圍內,準靜止鋒主要分布在北美洲和南美洲東部、亞洲東部中緯度地區等區域。在中國,準靜止鋒主要分布于東南、西南和西北。
準靜止鋒活動頻繁,可引起持久降水和暴雨天氣,造成空氣污染。準靜止鋒帶來的降水還會對相關地區微生物的構成產生影響。據相關研究,當前準靜止鋒的實時位置已可通過溫度梯度、濕度梯度和位溫這三個指標進行確定。
定義
準靜止鋒是鋒面系統的一種,通常指在鋒面中冷、暖氣團勢力相當,兩側氣團移動緩慢,鋒面整體移動緩慢或呈準靜止狀態的鋒。在氣象監測實務中,一般將6小時內、連續兩張天氣圖上鋒面位置變動較小的鋒面確認為準靜止鋒。
準靜止鋒在地圖上通常用三角藍色實線和半圓紅色實線表示。
形成
形成過程
準靜止鋒一般由冷鋒或暖鋒轉化而成。受地勢起伏或氣團運動的影響,相遇的冷、暖氣團勢力相近。鋒面的移動趨于停滯,使得準靜止鋒形成。在準靜止鋒維持期間,受影響地區一般會產生持續降水及南岳云霧茶天氣。靜止鋒一般在幾天后消失或者轉為切變線,也有可能在高空條件變化后轉化為冷鋒或暖鋒。
影響因素
準靜止鋒在大氣環流、氣團屬性、季節、地形等因素的綜合作用下形成,其中大氣環流與地形因素對準靜止鋒的形成有著突出影響。
大氣環流是準靜止鋒的重要成因,地球上的大規模空氣流動會造成勢力相當的冷、暖氣團相遇,從而產生準靜止鋒。例如,受大氣環流影響,極鋒在中緯度地區長期存在,并在一定條件下被轉化為準靜止鋒。極鋒是極地氣團和熱帶氣團之間的半永久性的鋒。當極地氣團與熱帶氣團之間的交界面趨于靜止時,極鋒被稱為準靜止鋒。隨著兩側氣團勢力的變化,極鋒還會進一步演變為冷鋒、暖鋒或錮囚鋒。
地形也是促成準靜止鋒的條件之一,氣團行進方向上的地勢起伏會阻擋氣團運動、削弱氣團勢力,使得鋒面兩側氣團勢力趨于均衡,從而形成準靜止鋒。在昆明準靜止鋒與天山準靜止鋒的形成過程中,地形因素的影響較為突出。例如,在云貴準靜止鋒形成時,西風帶向東推進,使大氣低層大陸高壓破裂,導致冷空氣南下。南下的冷空氣因受青藏高原高海拔的阻擋,便其沿高原繞行,經過河西走廓,翻越秦嶺,經由四川盆地南下,然后沿大涼山東側上爬至云南高原東北部和貴州高原。最后,云貴高原的山脈對冷空氣層層阻擋,其便漸漸趨于靜止,即由冷鋒轉變為準靜止鋒。
主要特征
氣壓
在準靜止鋒鋒面兩側,氣壓場中存在較為明顯的變化。準靜止鋒兩側的氣壓分布不對稱,一側為高氣壓的冷氣團,而另一側為低氣壓的采暖散熱器團。這種氣壓差異導致在準靜止鋒控制下有時還會形成風速較大的區域。例如,在云貴高原地區,云貴準靜止鋒鋒面的斜壓性、鋒生強迫和鋒面次級環流使得傾斜對流得以發展,從而造成了大風甚至冰雹的現象。
氣溫
準靜止鋒通常在交界面后部具有寬闊的溫度梯度帶。由于準靜止鋒的移動速度較慢,因此溫度差異在鋒線兩側可以持續較長時間,造成穩定的氣候分界線。例如,云貴準靜止鋒使得鋒線兩側的云南省和貴州省呈現出了迥異的氣候特點。
降水
準靜止鋒是長時間持續降水的常見原因。由于鋒面較為靜止,暖濕空氣可以持續上升并在鋒面上方冷卻,形成大量高層云等云系并帶來降水。這種降水往往持續時間較長,區域也較為集中。
由于準靜止鋒移動緩慢,并常常來回擺動,使陰雨天氣持續時間長達10天至半個月,甚至一個月以上。直至該準靜止鋒轉為冷鋒或暖鋒移出該地區或鋒消失以后,天氣才能轉睛。初夏時,如果采暖散熱器團濕度增大,低層升溫,氣層可能呈現不穩定狀態,鋒上也可能形成積雨云和雷陣雨天氣。夏季因準靜止鋒兩側溫差不大,鋒面坡度可以很陡,鋒際上可有強烈的輻合上升運動,雨帶狹窄而降水強度很大,常形成連續暴雨。
季節性
準靜止鋒的出現和活躍有明顯的季節性特征。與此同時,由于不同準靜止鋒的具體性質、成因不同,其產生時間存在著較大差異。例如,江淮平原的梅雨鋒產生于海洋上的濕采暖散熱器流與陸地南下冷空氣的對峙,因而盛行于暖濕氣流勢力較強的初夏。云貴準靜止鋒的主要成因是南下冷空氣受地形阻擋停滯,形成鋒面,因而云貴準靜止鋒盛行于冷空氣勢力較強的冬半年。在美洲地區,準靜止鋒于初春時也會偶爾出現。
主要類型
按成因劃分
根據準靜止鋒的成因,準靜止鋒可以被兩類,分別為地形引起的準靜止鋒、氣團運動引起的準靜止鋒。
地形引起的準靜止鋒形成位置相對固定,通常位于山脈的迎風面或背風面,典型代表為天山準靜止鋒。此類準靜止鋒由地形阻擋作用形成。當氣團遇到山脈等地形障礙時,被迫停滯或減速,形成準靜止鋒。其影響范圍相對局限,主要集中在山脈兩側,造成降雨、空氣污染等影響。
氣流運動引起的準靜止鋒形成位置相對不固定,可能會出現鋒面擺動的現象,典型代表為江淮準靜止鋒。其位置更多取決于大氣環流的模式和氣壓系統的相互作用。氣流運動引起的準靜止鋒影響范圍較廣,會造成大范圍的降水或降溫。
按云系位置劃分
根據云系發展的位置,準靜止鋒還可以被分為兩類,分別為云系發展在鋒上的準靜止鋒、云系發展在鋒下的準靜止鋒。
云系發展在鋒上的準靜止鋒伴隨著明顯的降水,其典型代表為華南準靜止鋒。此類準靜止鋒大多是由于冷鋒減弱演變而成的。同冷鋒相比,其鋒面坡度更小,云區、降水區更為寬廣。其降水區區域大,降水強度低,為連續性降水。
云系發展在鋒下的準靜止鋒并無明顯降水,其典型代表為昆明準靜止鋒。昆明準靜止鋒是南下冷空氣為山所阻而呈形成的。鋒上采暖散熱器團干燥而且爬升緩慢,并未產生大規模云系和降水;而鋒下的冷空氣沿山坡滑升,在湍流混合作用下可形成較薄的雨層云,并常伴有連續性降水。
分布
準靜止鋒是由勢力相近的冷、暖氣團匯合形成的鋒面,因此準靜止鋒主要分布在冷、暖氣團大規模相遇的溫帶地區。除此之外,地勢起伏較大的山地區域也更容易阻擋冷、暖氣團,使冷、暖氣團相對靜止,從而形成準靜止鋒。
世界分布
在世界范圍內,準靜止鋒在北美洲和南美洲都有所分布。受副熱帶高氣壓帶和極地低壓帶影響,加之大西洋水汽的作用,準靜止鋒在北美洲東部和東南部都時有出現。其具體形成地點包括古巴東部、南卡羅來納州、密歇根州、新澤西州等大西洋沿岸地區。北美洲東部的準靜止鋒常引發大風、暴雨、雷暴等極端天氣,還曾導致特拉華河流域水位暴漲。
南美洲的準靜止鋒則主要分布于巴西東南部,導致沿南大西洋輻合帶(SCAZ)生成,進而深入熱帶。當巴西南部和東部靜止鋒區出現時,熱帶地區的水汽輸送向東轉移,沿與著靜止鋒區遠離阿根廷平原,向巴西東南部移動。由于上述過程,亞馬孫河流域西南部對流的規模、降雨強度和垂直結構,會受到靜止鋒向熱帶滲透程度的強烈影響。
中國分布
中國的準靜止鋒分布廣泛,主要有華南準靜止鋒、江淮準靜止鋒、天山準靜止鋒、云貴高原準靜止鋒四個規律性的準靜止鋒。
華南準靜止鋒主要活動于南嶺山脈或南海地區。一年四季都可見到,但多出現于冬春兩季,秋季出現最少。冬季降水不強,春夏季可發生暴雨,持續數天,甚至10天以上。華南準靜止鋒的位置,隨季節不同而有所變化。冬半年,鋒面北側冷高壓勢力強大,鋒區位置偏南;夏半年,鋒面南側副熱帶高氣壓帶勢力強大,使鋒區位置偏北。江淮準靜止鋒高空則與亞熱帶鋒區相連,低空一般有江淮切變線與之配合,常形成連陰雨天氣。降水區主要在700百帕切變線和地面鋒線之間,850百帕切變線附近降水量最大,常出現暴雨。其鋒面坡度約為0.01。
天山準靜止鋒是滯留在中國新疆天山山脈北麓的地形性準靜止鋒,由來自西伯利亞地區和北大西洋的不太強的冷鋒進入準噶爾盆地后,被天山阻擋,使冷鋒停滯不前而形成的,造成陰霧或微雪天氣。天山北坡和北疆大部分地區冬、春降水較多就與天山準靜止鋒活動有關。云貴準靜止鋒是東亞冷空氣爆發并向南擴展時,受西南高原地形阻擋形成的一種獨特的鋒面系統。是冬季影響中國南方天氣的重要系統。昆明準靜止鋒是青藏高原東部特殊地形的產物,其主要影響是攜帶來(強)冷空氣侵襲云南省,如倒春寒,還會激發強對流天氣,其中風雹和春季暴雨較為常見。
主要影響
對氣候的影響
準靜止鋒的活動區域冷、暖氣團交匯,可引起地表持久降水。例如,華南地區水汽豐沛,華南準靜止鋒上有云系和降水,春季和初夏易造成華南前汛期暴雨。在冬季,華南準靜止鋒更可與昆明準靜止鋒共同作用,造成南方大范圍凍雨。江淮準靜止鋒也常引起強烈降水,尤其當有氣旋發展、西南渦流向東移動時,可出現暴雨甚至大暴雨。
由于準靜止鋒內部氣團性質差異大,也會引起準靜止鋒兩側氣候的顯著差異。冬半年冷鋒南下時,其西部可在貴州-云南省之間停滯,形成西北-東南走向的昆明準靜止鋒。在其冷空氣一側的貴州省,多連綿陰雨;在暖空氣一側的云南,冬季晴朗暖和,造成昆明市四季如春。
與此同時,當準靜止鋒控制區域時,空氣質量還會隨潮濕環境而惡化。受準靜止鋒影響,空氣中PM2.5的含量會有所增高,空氣中的一氧化氮等氣體也會在潮濕的大氣中生成硝酸鹽等污染物,使空氣質量惡化。
對微生物活動的影響
準靜止鋒通常會引發持續降雨,將云層中攜帶的細菌轉移到地表,從而改變地表微生物的構成狀況。相關研究還表明,同冷鋒降水時攜帶的細菌相比,準靜止鋒中的細菌存活率更高,達到80%以上。除此之外,降雨時地表原有的細菌會被長期降雨沖走,空氣中原有的細菌也可能會被大雨稀釋。更重要的是,部分準靜止鋒云層中的蒸汽來自洋面,攜帶著與陸地截然不同的微生物群落,當此類微生物群落隨降雨被轉移至地表時,也會對微生物的構成帶來進一步的改變。
典型案例
江淮準靜止鋒
每年夏初,來自洋面溫暖濕潤氣流與自蒙古西伯利亞高壓南下的冷空氣交鋒、對峙,在長江中下游平原和淮河形成了一種對當地氣候有顯著影響的天氣系統——江淮準靜止鋒。它是形成梅雨的重要天氣系統,會在入夏之初時使長江中下游地區形成“梅雨”天氣。"清明時節雨紛紛""黃梅時節家家雨”,便是對梅雨天氣的形容。
云貴準靜止鋒
云貴準靜止鋒又稱“昆明準靜止鋒”,位于云貴高原。主要由變性的極地大陸氣團和西南氣流受云貴高原地形阻滯演變而形成。云層低而薄,易形成連陰雨天氣。貴州高原“天無三日晴”便同昆明準靜止鋒活動有關。多出現于冬季,其間出現日數約占全年1/2。鋒區位置多在貴陽市與昆明市之間,略呈西北至東南走向。
昆明市準靜止鋒的位置,約有85%位于昆明與貴陽市之間。如冷空氣勢力強、活動范圍廣,鋒面可位于昆明以南,鋒面東南部可同華南準靜止鋒相連。如冷空氣勢力弱,準靜止鋒也可能位于貴陽以北。
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